Saken er produsert og finansiert av NTNU - Les mer
For å få skip til å ligge i ro uten anker, brukes teknologien dynamisk posisjonering. Is og ekstremvær gjør det enda mer krevende. Da trengs også kunnskap om isens krefter på båten, og hvordan isen beveger seg i nærområdet.

Slik holder de skipet stødig i ishavet

Hvordan kan fartøyer som ferdes i Arktis holde seg i ro når havisen presser dem i ulike retninger?

3.2 2017 04:00

Ferdsel i farvann med is kan være en krevende affære. Isen på havet er lumsk og i konstant bevegelse, isfjell kan komme drivende og gjøre stor skade. Og kraftige polare vinder oppstår brått og uventet.

Samtidig øker skipstrafikken i arktiske områder innen både shipping, forskning og turisme. Olje- og gasselskapene snuser også på nordområdene.

Øivind Kåre Kjerstad er forsker ved Universitetssenteret på Svalbard (UNIS) og NTNU, og jobber med operasjoner og styring av båter i is og ekstremvær. Han kan få båter til å fullføre kompliserte operasjoner under ekstreme forhold i arktiske farvann.

Ligge i ro uten anker

– Jeg jobber med dynamisk posisjonering i is og ekstremvær. Teknologien brukes i hovedsak til å holde en båt i ro over et punkt på sjøbunnen. Ved operasjoner i Arktis er det ofte en hel flåte med skip som samarbeider om kompliserte operasjoner. Da må de holde seg samlet, og det er viktig at alle skipene jobber sammen og har den nødvendige informasjonen om isforholdene, forklarer Kjerstad.  

Se for deg at et skip eller en annen flytende konstruksjon skal ligge i ro uten bruk av anker. Det er ikke nødvendigvis så lett i områder der isen kan drive fort med store krefter og presse fartøyet i andre retninger.

Kraften fra isen kan variere veldig, fra ingenting i det ene øyeblikket til voldsomt i det neste. Samtidig kan været skifte raskt.


Slik ser radaroperatørskjermen ut, ombord på Oden. Denne viser issituasjonen i nærområdet rundt skipet. (Foto: SAMCoT)

Dynamisk posisjonering (DP) er å holde fartøyet på plass ved hjelp av skipets egne propeller, ror og thrustere.

Dette gjøres automatisk ved hjelp av et kontrollsystem som flere ganger i sekundet beregner kreftene som skal til for å kompensere for miljøet og justerer fartøyet tilbake i ønsket posisjon. 

Viktig for sikkerhet, økonomi og miljøet

Kjerstad og hans forskerkolleger lager matematiske beregninger basert på informasjon om blant annet istykkelse, iskonsentrasjon, bølger, vind, akselerasjon og posisjon.

Forskerne analyserer beregningene ved hjelp av teori, før de lager algoritmer for å kompensere for miljøkreftene og koder det inn i DP-systemet.

Først blir algoritmene testet på en simulator, deretter på skipsmodeller i laboratorieforsøk, og til slutt om bord på virkelige fartøyer.

Resultatene som forskerne kommer fram til, kan øke operasjonsvinduet til fartøyer som opererer i Arktis, slik at de slipper å avbryte oppdrag.

– Teknologien er viktig for sikkerhet, økonomi og miljøet. Ved å bruke fartøyet på en bedre måte, oppstår det mindre slitasje og man oppnår samme effekt med mindre bruk av maskineriet, sier Kjerstad, som som legger til at elementer av algoritmene også vil være interessante for fartøy som ferdes på åpent hav.

Varsler isens bevegelser

Som regel har kapteinen om bord på et skip i Arktis et støtteapparat rundt seg under operasjonen. Dette støtteapparatet, et såkalt ice management team, kan bestå av meteorologer og andre folk som har kunnskap om is eller som har erfaring fra lignende operasjoner.

Arbeidet til Kjerstad omhandler både direkte styring av båter og beslutningsstøtte. Han jobber blant annet med å utvikle systemer for å måle isens krefter på båten og for å gi informasjon om hvordan isen beveger seg i nærområdet til operasjonen.

Til dette arbeidet bruker han måleinstrumenter plassert på strategiske steder i skroget, og radar.

For å overåke isens bevegelser bruker forskerne et sett av posisjonssensorer som fraktes ut med helikopter. De inneholder batterier og kan derfor ikke dumpes i havet, og må hentes inn når de driver ut av operasjonsområdet.

Det er i dårlig vær at behovet for å vite hvordan isen driver er størst, og det er også da helikopterferdsel innebærer størst risiko – eller ikke er mulig i det hele tatt. Forskerne håper derfor at de skal klare å lage systemer som gir kapteinen den nødvendige informasjonen ved kun å bruke sensorer om bord på skipet. Dermed kan bruken av helikopter reduseres betydelig.

Videoen viser er en landing med helikopter på isbryteren Oden under Oden Arctic Technology Research Cruise 2012. I helikopteret kommer Prof. Sveinung Løset tilbake etter å ha vært ute å satt ut posisjonssensorer på isfjell. (Video: Wenjun Lu, Sveinung Løset og SAMCoT)

– Isen kan lage store krefter på båten, og retningen den driver kan endre seg mye på kort tid. Et system som varsler isens bevegelser vil derfor redusere risikoen ved operasjoner i is, og gjøre dem mer robuste, forklarer Kjerstad.

I dag finnes ikke gode systemer som gir informasjon om isens bevegelser og isens krefter på båten. Kapteinen må derfor stole på egne eller andres erfaringer med hvordan man opererer fartøyer i islagte farvann.


Forskere jobber med å sette ut forankrete sonarer. De skal logge data topografien av isens underside. (Foto: Øyvind Hagen, Statoil)

Kobles mot autonom teknologi

I dag bruker kapteinen på et skip i Arktis en rekke ulike informasjonskanaler som blir kontinuerlig vurdert. Kjerstad og kollegene jobber derfor med å bygge ett samlet operasjonsbilde – altså at all nødvendig informasjon gjøres tilgjengelig gjennom ett informasjonssystem.

På sikt kan det kobles opp mot dirkete styring av båten, og mot autonom teknologi – som blant annet kan supplere besetningen om bord og ta over enkelte aspekter av styringen.  

Kjerstad er tilknyttet NTNU Sustainable Arctic Marine and Coastal Technology (SAMCoT), et senter for forskningsdrevet innovasjon som NTNU er vertskap for. SAMCoT jobber for å sikre trygge og miljøvennlige marine og kystnære operasjoner i Arktis.

Han samarbeider også nært med forskere ved NTNU Senter for autonome marine operasjoner og systemer (NTNU AMOS). Senteret jobber med å utvikle intelligente havkonstruksjoner og autonome ubemannede skip og andre farkoster.

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Saker fra våre eiere

Nasjonalforeningen for folkehelsen

Tidligere har det vært vanskelig å vite hvem som er i faresonen for akutt hjerteinfarkt. Nå kan blodprøver gi svaret på kort tid. 

Høgskolen i Oslo og Akershus

Er 0,999… med uendelig mange desimaler mindre enn 1 eller lik 1? Både folk flest og lærerstudenter svarer typisk det samme.

Universitetet i Oslo

Behandlingen er direkte rettet mot å redusere selvskading og selvmordstanker. Og den gir gode resultater.

Saker fra våre eiere

Universitetet i Oslo

For noen barn er det ekstra krevende med rop og skrik i skolegården, bøker som smelles igjen og stolbein som skraper mot gulvet.

NTNU

De over 65 år har like god effekt av operasjon for skiveprolaps i korsryggen sammenlignet med yngre pasienter.

Nordlandsforskning

Selskapet kan skyve svakstilte ut av utleiemarkedet, men også skape nye turistmål. Nå skal forskere finne ut hvilke konsekvenser Airbnb får i Norge.

Forskeren forteller:

Når ungdom presses til å drive med idrett, og voksne bestemmer hvordan de skal gjør det, da blir idrettsungdom lei. Men du kan unngå at barna dine mistrives, blir stresset og presterer dårlig på sikt.

Enkle grep kan føre til markante livsstilsendringer og få folk til å leve sunnere, ifølge dansk forskning.